煤炭行业在国民经济中具有重要的战略地位，根据国家统计局发布的《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》，2023年我国煤炭产量约为47.1亿t，研究预测2050年煤炭在我国一次能源消耗占比仍将为50%以上。由此可见，煤炭仍是我国能源安全的稳定器及压舱石，然而随着开采深度及强度的增加，瓦斯及煤尘灾害发生机率也急剧上升，导致我国煤矿安全生产面临着严峻挑战。 煤层注水具有驱替瓦斯、置换瓦斯及抑尘多重功效，被广泛用于瓦斯治理和采前预润湿煤体。但当注水润湿煤体时，一方面，由于煤的表面自由能较低，表面张力比水小，导致水对煤润湿性差。另一方面，由于煤中瓦斯降低了水分对煤体的润湿能力。特别是随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯含量逐渐增大，煤中瓦斯严重干扰着水分对煤体的润湿，导致含瓦斯煤润湿效果差。因此，有效增加含瓦斯煤的润湿程度，不仅能够有效降低瓦斯灾害发生的机率，还可以抑制开采过程煤尘的产生。

添加表面活性剂的溶液具有低表面张力的特性，能够改变煤水之间的润湿性。李树刚等对不同质量分数的十二烷基苯磺酸钠溶液进行磁化，发现动态磁化十二烷基苯磺酸钠溶液能够增加煤体的润湿性能。王成勇等通过接触角测量的方法分别研究了十二烷基苯磺酸钠及十二烷基三甲基溴化铵溶液对低阶煤的润湿效果，发现十二烷基苯磺酸钠溶液对煤体的润湿效果较好。WANG等将纳米二氧化硅和十二烷基硫酸钠复配得到复合纳米流体，通过渗吸试验获得了最佳配比的纳米流体及煤粉粒径。韩方伟等研究了十二烷基苯磺酸钠液滴对煤体表面的动态润湿行为，提出了采用无量纲润湿长度及无量纲润湿时间评估润湿能力的方法。孟筠青等通过建立煤−十二烷基苯磺酸钠−水三相体系，采用分子动力学理论揭示了十二烷基苯磺酸钠对煤表面润湿的机制。NIE等基于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂，研究了单一表面活性剂和复配表面活性剂的润湿性和吸附能力，获得了最佳的配比。张江石等研究了十二烷基硫酸铵、十二烷基磷酸酯、十二烷基葡糖苷对无烟煤的润湿行为，发现十二烷基硫酸铵对无烟煤的润湿效果最好。上述研究主要聚焦于表面活性剂溶液与不含瓦斯煤之间的润湿特性，忽略了瓦斯对煤体润湿性能的影响。另外，十二烷基型表面活性剂(简称：C₁₂H₂₅−[HG])常被用于煤体增润，由于C₁₂H₂₅−[HG]的疏水基团(C₁₂H₂₅−)是相同的，因此，亲水基团([HG])在润湿中起着调控作用。然而，在十二烷基型表面活性剂−水−含瓦斯煤润湿体系中，C₁₂H₂₅−[HG]中的[HG]对含瓦斯煤润湿调控的行为及机制不清楚，影响着C₁₂H₂₅−[HG]在工业试验中的筛选及煤层注C₁₂H₂₅−[HG]溶液的应用。

基于此，笔者选择3种常见的C₁₂H₂₅−[HG]制作C₁₂H₂₅−[HG]溶液，首先，测试了3种C₁₂H₂₅−[HG]溶液与瓦斯之间的表面张力、含瓦斯煤与C₁₂H₂₅−[HG]溶液之间的接触角、3种溶液浸润后的FTIR光谱进行测定；其次，基于C₁₂H₂₅−[HG]溶液与瓦斯之间表面张力的变化规律、C₁₂H₂₅−[HG]溶液与含瓦斯煤之间接触角的变化规律、煤水界面能变化规律、3种溶液浸润后的FTIR光谱测试结果，疏水位点与水分子的电势差，阐释了C₁₂H₂₅−[HG]的[HG]对含瓦斯煤润湿的调控行为；最后，基于分子动力学模拟的方法揭示了C₁₂H₂₅−[HG]的[HG]对含瓦斯煤润湿调控行为调控机制，其为高效筛选应用于煤矿瓦斯灾害防治领域的表面活性剂及揭示煤层注表面活性水治理瓦斯的机理提供理论指导。